建构项目体系，涵育工程思维——小学科学教学中工程思维培养的项目化内容体系的建构探微

江苏省南通市通州区通州小学 庄周建

工程思维，顾名思义是工程活动中的一种思维，是人们在进行造物塑形的工程研究和实践活动中的一种独特思维方式，工程思维与科学思维、技术思维等密切关联。工程思维能力是一种必备的关键能力，是科学核心素养的重要构成。小学科学作为一门基础性、实践性、综合性课程，是培养学生工程思维的重要载体，该课程中的技术与工程领域是工程思维教学的重要内容。我在小学科学教学中关注工程思维，挖掘项目内容，建构项目体系，立足项目学习，涵育工程思维，提升学生解决各种复杂问题和应对挑战的能力，促进学生科学综合素养的提升。我从以下四个维度谈谈小学科学教学中工程思维培养的项目化内容体系的建构。

一、工程思维培养的项目化内容特征要求

工程是一个系统概念，以科学与技术为基础，以产品制造为标志。工程思维是一种系统思维，具有科学性、逻辑性、艺术性、集成性、创造性、最优化等特征，强调规律性和目的性的统一系统性。俗话说得好：“巧妇难为无米之炊。”工程思维是在造物实践过程中形成的，其培养离不开工程项目化内容，开发项目资源是工程思维培养的前提。基于工程思维的教学资源应当项目化，立足于一个完整的工程项目，以一件较完整的作品为载体，形成于每一个活动环节。

不是任何科学内容都可以作为工程思维教学的项目，依据工程思维的性质与特征，指向工程思维培养的项目化内容应具有以下特征要求：实践性、综合性、自主性、开放性等。项目主题与真实世界紧密联系，学生亲历实践体验过程；项目资源具有学科跨界性，如融入工程、技术、数学、艺术等学科知识，学生综合运用多元能力解决问题；项目内容能充分调动学生自主性，学生在教师的引导下展开自主探究学习；项目化内容具有开放性，有利于开放学习时空，引发学生选择多样性方式、方法去学习，有助于支撑学生的多元展示与评价。

二、工程思维培养的项目化内容开发原则

指向工程思维培养的项目化内容的开发应坚持以下四大原则。

1.目标性原则。工程思维培养的项目化内容开发的第一原则，项目化内容开发应落实科学与工程的共同目标，目标指向着眼于工程思维与科学思维的有机融合，帮助学生理解和体会工程对个人与社会的意义，让学生获得亲身参与工程实践活动的经验，提高学生运用综合知识解决复杂问题的实践能力、创新能力。

2.生活性原则。生活是科学的源泉，生活中处处有科学。工程思维培养的项目化内容开发应坚持生活性原则，结合学生生活实际，从生活中寻找问题，选取真实的素材，开发出工程研究的项目主题，作为培养学生工程思维的重要内容，同时在生活实践中开展工程实践活动，运用工程思维等多元智能解决生活实际问题，以将工程思维内化于心，外化于行。

3.兴趣性原则。“对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。”“兴趣是最好的老师。”项目化内容开发应立足学生的兴趣点，挖掘学生喜欢的主题作为学习内容，以趣味性方式激发学生的情趣，调动学生好奇心与求知欲，提高学生探究驱动力，以诱发学生思考，激活学生实践。

4.系统性原则。工程思维是系统完整的过程，从明确项目任务后，经历了设计方案、制作建模、测试评估、技术优化等过程，其中，设计与建造是工程思维培养的核心。工程思维培养的项目化内容开发也应具有系统性，不能零散碎化，要统整建构，前后贯穿，有机联系，形成系统完整的框架体系。

三、工程思维培养的项目化内容开发路径

小学科学教学中工程思维培养的项目化内容兼具科学性与工程性特点，在开发项目化内容时，我们应紧扣学科课程目标，开辟多元路径，丰富内容资源，我在开发工程思维培养的项目化内容时，主要采用教材重组与生活提炼两大途径。

1.梳理科学教材，精选项目化内容。小学科学是一门综合性课程，综合呈现科学知识和方法，强调多元领域的联系与渗透，其中不乏一些工程学科类知识内容，是开展工程思维培养的重要素材，我们可以关注并利用这些现成内容，开发出一些工程教学主题的项目，实现科学与工程的融合，有针对性地进行工程思维教学。我把小学阶段的所有科学教材进行认真梳理，精心选择工程领域的内容，将其进行重组统整，开发设计出一系列项目化内容，作为工程思维培养的教学资源。如，结合《搭支架》，开发设计了《火箭发射塔》项目化内容。

2.挖掘生活素材，创编项目化内容。“创新就是创造一种资源。”小学科学中开展工程思维培养作为一种教学创新，重要的是要创造，创造出科学的教学内容、教学模式、教学方法等，其中，教学资源是重点，若不能创造出适切的项目化内容，教学活动就无法开展。“模仿容易，创造难。”生活是创造的源泉，为此，我立足生活土壤，联系学生身边的现象与事例，挖掘生活素材，创编项目化内容。我拓宽项目化内容开发渠道，利用校园资源、校外资源以及网络资源，自主研发设计出一些工程主题，组织学生开展丰富的工程实践探究活动，充分涵养学生的工程思维。如，利用学校创客教室资源，创编了《3D 打印》《智能机器人》等项目化学习主题。

四、工程思维培养的项目化内容框架体系

小学科学教学中工程思维培养的项目化内容开发的宗旨是“为了学生、尊重学生”，不同年龄的学生具有不同的认知规律与学习特点，我在建构项目化内容体系时，基于学生立场，在不同年龄段设置不同的培养目标，开发不同的项目化内容。我依据学生特点按照学段来架构项目化内容，形成一个系统性框架体系。

低年级学段，我主要开发设计一些简单的工程项目内容，引导学生初步接触了解人工世界，了解周围简单科技产品的结构与功能，感知与领悟工程与技术产品对人类生活的影响；认识一些常见的工具，了解其功能与使用方法；能够通过口述、画图等方式表达工程设计与想法；能够使用简单工具和身边的材料完成一些小制作。基于以上目标，我在低年级段开发设计了《可爱的泥塑》《飞快的水轮》《神奇的纸杯》《磁铁玩具》等一系列好玩有趣的指向工程思维培养的项目化内容。

中年级学生已经拥有基本的科学、工程知识，具有一定的动手操作能力，在工程领域的学习目标主要是认识一些富含制作技术、建筑技术等技术含量的产品；懂得改变产品制作方法和程序可以提高工作效率；知道工程设计的基本步骤；能够评价设计并提出改进建议；懂得对产品进行简单测试、调整、优化。我以上述目标为导向，在中年级学段开发建构了多组项目化内容，有《精妙的沙漏》《阳台花园》《自制乐器》《我给小鸟来安家》《神勇伞降兵》等工程项目。

高年级学段学生无论是在思维水平还是实践能力等方面，都获得较好的发展，因此，高年级学生的科学思维与工程思维教学目标要求明显提高。他们应知道一项工程由多个系统组成；不仅要懂得科技产品对人类的正面价值，还要知道对人类的负面影响；能利用文字、绘图、摄像等方式表达自己的设想；能评估完成产品的可行性，预想到使用效果；能将自己的创意转化为模型或实物；调查当地工程项目，了解其设计进程与功用，从经济、社会、环境等维度作出评价，并提出改进和完善建议。基于上述目标要求，我开发出《火箭发射塔》《超级机械人》《新型桥梁》《未来的房屋》《3D 打印》等工程类项目化学习内容，这些内容主题鲜明，思维含量、技术含量高，将科学知识与工程知识有效对接，促进了学生工程思维的提升。